海绵铁-活性炭组合PRB技术去除地下水中硝酸盐实验研究

发布时间：2020-05-31 23:14

【摘要】：地下水作为水资源重要组成部分受到硝酸盐污染情况日益严重。论文将海绵铁-活性炭作为可渗透反应墙技术(Permeable Reactive Barriers,PRB)的介质填料,通过化学反应修复被硝酸盐污染的地下水。以人工模拟受硝酸盐污染地下水为研究对象,采用静态实验探究海绵铁-活性炭去除硝酸盐氮的影响因素,进而以连续流进水模拟PRB动态实验,研究海绵铁-活性炭对受污染水的修复效果以及投加SO_4~(2-)、Cl~-、CO_3~(2-)及天然有机物(NOM)等外加物质对其修复效果的影响。通过对不同影响因素的研究,实验得出以下结论:(1)海绵铁-活性炭混合后在溶液中形成大量微小原电池能提高对硝态氮的去除率;在反应前用酸去除海绵铁表面附着致密氧化膜能将硝态氮的去除率提高4倍;溶液中铁碳比越大对硝态氮去除效果越好;当pH值在6~8之间对硝态氮的去除率无明显影响;反应同一时刻温度越高硝态氮去除率越高;海绵铁-活性炭还原硝酸盐反应符合准一级动力学方程,随着进水硝态氮浓度增加,其反应速率常数K_(obs)也随之增大。(2)当进水流速在1.0 cm/h~5.6 cm/h之间,随流速的增大海绵铁-活性炭对硝酸盐去除效果越差,生成的氨氮含量越低;当进水pH值为中性时,对硝态氮去除率以及所生成的亚硝酸盐、氨氮含量最低。投加SO_4~(2-)浓度小于溶液中硝态氮浓度时,对海绵铁-活性炭去除硝态氮呈现促进作用,当浓度大于硝态氮浓度时呈现抑制作用;投加Cl~-、CO_3~(2-)均会对海绵铁-活性炭去除硝酸盐呈现抑制效果,且投加Cl~-浓度越高,抑制效果越明显,但CO_3~(2-)浓度在15 mg/L~60 mg/L之间时对其抑制作用与投加浓度不相关;投加NOM对海绵铁-活性炭去除硝酸盐呈抑制作用且随时间的延长抑制作用更显著。(3)对海绵铁表面分析得出,海绵铁表面单质铁为主要物质,反应后海绵铁表面单质铁被氧化,所生成的铁系氧化物和铁的氢氧化物堵塞海绵铁表面的孔隙,从而导致在反应后期海绵铁-活性炭对硝态氮去除效果降低。
【图文】：

（c）酸洗反应后铁酸洗前（a）、酸洗后反应前（b）、酸洗绵铁在酸洗前表面状态呈现为光滑，，过酸洗并与硝酸盐反应后表面的孔隙氧化膜，因为 SEM 局限性无法在图
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X523

【参考文献】

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本文编号：2690608